三层电梯PLC控制系统设计报告.doc

PLC 课程设计报告 题 目 三层电梯 PLC 控制系统设计 院 别 姓 名 学 号 指导教师 日 期 摘要摘要 本设计主要利用欧姆龙系统完成 主要介绍了3层电梯的PLC的特点 PLC的 功能 发展趋势 PLC控制电梯的软 硬件设计 在示意图 接线图 电梯的控 制梯形图 指令表 和程序流程图的基础之上提出了PLC的编程方法 可编程控制系统 Programmable Logic Controller 是一种专门为在工业 环境下应用而设计的数字运算操作电子系统 它采用一种可编程的存储器 通 过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程 由于它 可通过软件来改变控制过程 而且具有体积小 组装维护方便 编程简单 可 靠性高 抗干扰能力强等特点 已广泛应用于工业自动化控制控制的各个领域 大大推进了机电一体化的进程 电梯是高层建筑不可缺少的运输工具 用于垂直运送乘客和货物 传统的 电梯控制系统主要采用继电器 接触器进行控制 其缺点是触点多 故障率高 可靠性差 维修工作量大等 而采用 PLC组成的控制系统可以很好地解决上述 问题 使电梯运行更加安全 方便 舒适 目前PLC在电梯行业已得到广泛应用 在层数和控制功能较少的场合 采用PLC控制较为方便 目录目录 第一章第一章 三层楼电梯自动控制三层楼电梯自动控制 4 4 一 电梯设计要求 4 二 电梯设计分析 5 1 分析被控对象 5 2 分配 PLC 的输入 输出端子 5 3 统计输入 输出点数并选择 PLC 型号 5 4 输入 输出端子接线图 6 5 运动形式分析 6 6 助记符 11 三 硬件配置设计 15 1 电梯控制构成 16 2 主电路 16 四 型号规格 16 第一章第一章 三层楼电梯自动控制三层楼电梯自动控制 电梯的电气系统由拖动系统和控制系统两部分组成 传统的电气控制系统采用的继电 器逻辑控制由于触点多 故障率高 可靠性差 体积大等缺点 正逐渐被淘汰 目前电梯 设计使用可编程控制器 PLC 要求功能变化灵活 编程简单 故障少 噪音低 维修保养 方便 节能省工 抗干扰能力强 控制箱占地面积少 一 电梯设计要求一 电梯设计要求 1 图 2 4 8 是三层楼电梯示意图 电梯上 下由一台电机控制 正转 上升 反转 下 降 1 每层设有呼叫开关 SBl 一 SB3 呼叫指示灯 H1 一 H3 和到位行程开关 STl 一 ST3 2 若令电梯上升途中只响应上升呼叫 下降途中只响应下降呼叫 任何反方向呼叫均 无效 以下简称 不可逆响应 则其动作要求如表 2 4 1 所示 3 因实际电梯的呼叫开关为按钮式开关 所以 SBl 一 SB3 开关要求瞬间接通有效 4 各楼层问有效运行时间应小于 10s 否则认为有故障 自动令电机停转 注 第 11 12 项在运行中 后发出的反方向呼叫无效 2 附加动作要求 到达每层楼后 电梯应有开 关门动作 二 二 电梯设计分析电梯设计分析 1 1 分析被控对象分析被控对象 被控制的对象为三层楼电梯 在这个设计中动作要满足表2 4 1的要求 电梯运行到位 后 具有开 关门功能 能自动判别电梯运行方向 并发出响应的指示信号 2 2 分配分配 PLCPLC 的输入的输入 输出端子输出端子 输入电路输入端子输出电路输出端子 开门行程开关 SL1 0 01 开门继电器 KM1 5 04 关门行程开关 SL2 0 02 关门继电器 KM2 5 05 红外传感器 SA1 0 03 上行继电器 KM3 5 00 红外传感器 SA2 0 04 下行继电器 KM4 5 01 一层到位行程开关 ST1 0 05 加速继电器 KM5 5 06 二层到位行程开关 ST2 0 06 低速继电器 KM6 5 02 三层到位行程开关 ST3 0 07 快速继电器 KM7 5 03 一层呼叫按钮 SB1 1 01 上行方向灯 HL1 5 08 一层呼叫按钮 SB2 1 02 下行方向灯 HL2 5 09 一层呼叫按钮 SB3 1 03 一层指示灯 HL3 6 00 一层内指令按钮 SB4 1 04 二层指示灯 HL4 6 01 二层内指令按钮 SB5 1 05 三层指示灯 HL5 6 02 三层内指令按钮 SB6 1 06 一层呼叫指示灯 H1 6 08 一层下行减速接近开关 SA1 1 07 二层呼叫指示灯 H2 6 09 二层上行减速接近开关 SA2 1 08 三层呼叫指示灯 H3 6 10 二层下行减速接近开关 SA3 1 09 三层上行减速接近开关 SA4 1 10 3 3 统计输入 输出点数并选择统计输入 输出点数并选择 PLCPLC 型号型号 输入信号有 17 个 考虑到有 15 的备用点 即 17 1 15 19 55 取整数 20 因此 共需 20 个输入点 输出信号有 15 个 考虑到有 15 的备用点 即 15 1 15 17 25 取整数 18 因此 共需 18 个输出点 因此可选用 C60PCPU 类型可编程序控制器 它有 32 个输入点 28 个输出点 满足本 设计要求 4 4 输入输入 输出端子接线图输出端子接线图 5 5 运动形式分析运动形式分析 1 开 关门的控制电路如图 5 1 所示 自动开门 当电梯运行到位后 运行继电器 10 00 为 OFF 相应的楼层到位行程开 关闭合 即 0 05 或 0 06 或 0 07 接点闭合 时间继电器 TIM0000 开始计时 计到 3s 时 TIM0000 触点闭合 使 0504 线圈有效 驱动开门接触器 打开电梯门 直至到位 开门行 程开关动作 即 0 01 动断触点打开 开门过程结束 自动关门 当开门行程开关 0 01 触点闭合 经时间继电器 TIM0001 延时 5s 后 使 TIM0001 触点闭合 0505 有效 驱动关门继电器 关闭电梯门 直至到位 关门行程开关 0 02 动作 关门动作结束 关门保护 自动关门时 可能夹住乘客 可在门上装设红外传感器 当有人进出时 0 03 或 0 04 闭合 关门被禁止 同时开门接触器工作 把门打开 至限位位置后 重新 执行关门动作 图 5 1 开 关门的控制电路 2 电梯到站指示如图 5 2 所示 当电梯到达一层时 一层到位行程开关闭合 一层指示灯亮 其他楼层情况类似 图 5 2 电梯到站指示 3 各层呼叫指示如图 5 3 所示 当乘客按下某层楼的呼叫按钮或某层楼的内指令按钮时 相应的指示灯亮 指示灯一 直保持到电梯到达该楼层 图 5 3 各层呼叫指示 4 电梯起动和运行方向选择如图 5 4 所示 假设电梯原先停在一楼 按了二层呼叫按钮 1 02 二层呼叫指示灯亮 6 09 闭合 因为一层到位行程开关闭合 所以上行方向灯 5 08 亮 起动中间继电器 10 06 工 作 上行继电器 5 00 运行 电梯上升 到了二层 碰到二层到位行程开关 二层指示 灯亮 前沿微分指令 1005 为 ON 一个扫描周期 用以切断起动控制信号 起动中间继电器 停止工作 电梯停在二层 如果按了三层呼叫按钮 情况与此类似 电梯在上升途中 电 梯的三层停止辅助继电器工作 此时按一层或二层呼叫按钮无效 如果同时按了二 三层 呼叫按钮 上行方向灯亮 电梯上升 到了二层 二层停止辅助继电器和计时器开始工作 电梯停 2 秒后 上升方向灯继续亮 电梯继续上升 直到三层才停止 下降情况与上升类似 故不赘诉 由于有 TIM0003 故障检测 当电梯在各楼层间运行时间超过 10s 就认为有故障 自 动令电机停转 图 5 4 电梯起动和运行方向 5 电梯速度的变换如图 5 5 所示 电梯起动后快速运行 2s 后开始加速 在接近目标楼层时 相应的接近开关 1 07 1 08 1 09 或 1 10 动作 电梯开始减速 直至达到目标楼层时停止 图 5 5 电梯速度的变换 6 6 助记符助记符 LD T0000 OR 5 04 OR 10 01 ANDNOT 0 01 ANDNOT 10 00 ANDNOT 5 05 OUT 5 04 LD 0 05 OR 0 06 OR 0 07 ANDNOT 10 00 ANDNOT 5 04 TIM 0000 0030 LD T0001 OR 5 05 ANDNOT 0 01 ANDNOT 10 01 ANDNOT 5 04 OUT 5 05 LD 0 01 ANDNOT 5 05 TIM 0001 0050 LD 0 03 OR 0 04 OR 10 01 ANDNOT 0 01 OUT 10 01 LD 5 00 OR 5 01 OUT 10 00 LD 0 05 OR 6 00 ANDNOT 6 01 ANDNOT 6 02 OUT 6 00 LD 0 06 OR 6 01 ANDNOT 6 00 ANDNOT 6 02 OUT 6 01 LD 0 07 OR 6 02 ANDNOT 6 00 ANDNOT 6 01 OUT 6 02 LD 1 01 OR 1 04 ANDNOT 200 03 ANDNOT 0 05 LD 6 00 KEEP 011 6 08 LD 1 02 OR 1 05 ANDNOT 200 01 ANDNOT 200 02 ANDNOT 0 06 LD 6 01 KEEP 011 6 09 LD 1 03 OR 1 06 ANDNOT 200 04 ANDNOT 0 07 LD 6 02 KEEP 011 6 10 LD 6 09 AND 0 06 OR 200 05 ANDNOT T0002 OUT 200 05 TIM 0002 20 LD 6 10 AND 0 06 OR 5 00 OUT 200 03 LD 6 08 AND 0 06 OR 5 01 OUT 200 04 LD 6 10 OR 6 09 ANDNOT 200 05 ANDNOT 5 09 ANDNOT T0003 OUT 5 08 LD 6 08 OR 6 09 ANDNOT 200 05 ANDNOT 5 08 ANDNOT T0003 OUT 5 09 LDNOT 0 05 ANDNOT 0 06 ANDNOT 0 07 TIM 0003 10 LD 0 06 AND 5 01 LD 0 05 KEEP 011 200 01 LD 0 06 AND 5 00 LD 0 07 KEEP 011 200 02 LD 1 02 LD 0 06 KEEP 011 200 06 LD 6 10 AND 6 02 LD 6 09 AND 6 01 ORLD LD 6 08 AND 6 00 ORLD DIFU 013 10 05 LD 5 08 OR 5 09 LD 10 05 OR 0 02 KEEP 011 10 06 LDNOT 6 01 OR 6 10 ANDNOT 6 02 AND 5 08 AND 10 06 ANDNOT 5 01 OUT 5 00 LDNOT 6 01 OR 6 08 ANDNOT 6 00 AND 5 09 AND 10 06 ANDNOT 5 00 OUT 5 01 LD 5 00 OR 5 01 AND 10 06 ANDNOT 5 02 OUT 5 03 LD 5 03 TIM 0004 20 LD T0004 ANDNOT 5 02 OUT 5 06 LD 5 00 OR 5 01 LD 1 07 AND 6 08 LD 1 08 AND 6 09 ORLD LD 1 09 AND 6 09 ORLD LD 1 10 AND 6 10 ORLD ORNOT 5 06 ANDLD ANDNOT 6 00 ANDNOT 6 01 ANDNOT 6 02 OUT 5 02 END 001 三 三 硬件配置设计硬件配置设计 人按动相应的控制按钮 发出命令信号 由 PLC 接受 经 PLC 内部控制指令处理后 将控制信号传给变频器 通过变频器来控制电压 电流的强度 来决定拖动电机的正反转 及速度 系统硬件结构图如图 1 所示 其各部分功能说明如下 Q1 三相电源断路图 K1 电源控制接触器 K2 负载电机通断控制接触器 VS 变频器 BU 制动单元 Ra 能耗制动电阻 M 主拖动曳引电机 在电梯运行的启动段是关系到电梯运行舒适感指标的主要环节 而舒适感又与加速度直 接相关 根据控制理论 要使某个量按预定规律变化必须对其进行直接控制 对于电梯控制系 统来说 要使加速度按理想曲线变化就必须采用加速度反馈 当启动上升段速度达到稳态值 的 90 时 将系统由加速度控制切换到速度控制 因为在稳速段 速度为恒值控制波动较 小 加速度变化不大 且采用速度闭环控制可以使稳态速度保持一定的精度 为制动段的 精确平层创造条件 在系统的速度上升段和稳速段虽都采用 PI 调节器控制 但两段的 PI 参数是不同的 以提高系统的动态响应指标 在系统的制动段 即要对减速度进行必要的控制 以保证舒适感 又要严格地按电梯 运行的速度和距离的关系来控制 以保证平层的精度 1 1 电梯控制构成电梯控制构成 由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号 行程信号进行控制 而楼层和轿厢的 呼叫是随机的 因此 系统控制采用随机逻辑控制 即在以顺序逻辑控制实现电梯的基本 控制要求的基础上 根据随机的输入信号 以及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行 另外 轿厢的位置是由脉冲编码器的脉冲数确定 并送 PLC 的计数器来进行控制 同时 每层楼设置一个接近开关用于检测系统的楼层信号 为便于观察 对电梯的运行方向以及电梯所在的楼层进行显示 采用 LED 和发光管显 示 而对楼层和轿厢的呼叫信号以指示灯显示 开关上带有指